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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug,
mit einer Reibkupplung zur Übertragung
von Antriebsmoment für das
Kraftfahrzeug und mit einer Aktuatoranordnung zur Betätigung der
Reibkupplung.
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Die
Verwendung von Reibkupplungen in Antriebssträngen ist seit langem bekannt.
In herkömmlichen
Handschaltgetrieben werden seit Jahren Trocken-Reibkupplungen als
Anfahr- bzw. Trennkupplung verwendet, um ein Beispiel zu nennen.
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Seit
einigen Jahren geht ferner ein Trend hin zu automatisierten Antriebssträngen, bei
denen Reibkupplungen automatisiert geöffnet bzw. geschlossen werden.
Dies betrifft zum einen die Anfahr- und Trennkupplungen von automatisierten
Schaltgetrieben (ASGs). Die so genannten Doppelkupplungsgetriebe
verwenden in der Regel nasslaufende Lamellenkupplungen für die zwei
Trennkupplungen.
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Ferner
finden Reibkupplungen verstärkt
in Allradsystemen Verwendung. Bei allradgetriebenen Fahrzeugen unterscheidet
man zwischen kupplungsgesteuerter und differentialgesteuerter Drehmomentverteilung.
Bei kupplungsgesteuerten Systemen ist in der Regel eine Achse immer
angetrieben, und die zweite Achse kann zugeschaltet werden. Hierbei
finden Reibkupplungen Anwendung, beispielsweise im so genannten "Haldex-System", bei dem die zweite Achse
nach Bedarf über
eine solche Lamellen-Reibkupplung zugeschaltet wird. Bei differentialgesteuerten
Systemen kann parallel zu dem Differential, das für eine Drehmomentverteilung
in einem festen Verhältnis
auf die zwei angetriebenen Achsen sorgt, eine Reibkupplung als Differentialsperre
vorgesehen sein. Auch hierbei finden Reibkupplungen, wie Lamellen-Reibkupplungen,
Anwendung, da solche Sperren auch während der Fahrt und unter Last
automatisiert betätigt
werden können,
um den Vortrieb zu verbessern.
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Derartige
Allrad-Sperren, die unabhängig von
Differenzdrehzahlen zu jeder Zeit zu- oder abgeschaltet werden können, werden
auch als "aktive" Sperren bezeichnet.
Bei Fahrzeugen, die regelmäßig auch
im gewöhnlichen
Straßenverkehr
bewegt werden, ist es wichtig, dass derartige Sperrensysteme mit
Sicherheitssystemen, wie ABS und ESP, kompatibel sind. Da eine geschlosse ne
Differentialsperre das Fahrverhalten erheblich beeinflusst, muss
eine derartige Sperre schnell geöffnet
bzw. gelöst
werden können.
Ferner sollte eine derartige Differentialsperre im nicht-betätigten Zustand
offen sein ("fail-safe").
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Die
Aktuatoranordnungen für
derartige Reibkupplungen beinhalten zum einen Lösungen auf der Grundlage eines
Elektromotors. Dabei wird das Lamellenpaket durch eine Kugelrampe
betätigt,
die wiederum elektromotorisch über
ein kleines Getriebe betätigt
wird. Die Zustellkraft wird über
die mechanische Übersetzung
(d.h. die Verzahnung des Getriebes und die Kugelrampe) gewonnen.
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Alternativ
können
derartige Allrad-Kupplungen hydraulisch betätigt werden. Hierbei ist es
nicht unüblich,
in dem Hydraulikkreis eine elektrisch betriebene Pumpe sowie einen
Druckspeicher zum Halten eines hohen Stelldruckes vorzusehen. Derartige
Ansätze
beinhalten regelmäßig einen
hohen Aufwand an Ventilen und anderen hydraulischen Bauteilen, um
die eingangs genannten Anforderungen erfüllen zu können.
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Bei
Reibkupplungen für
Allradfahrzeuge ist es heutzutage nicht unüblich, dass diese längere Zeit im
geschlossenen Zustand gefahren werden, z.B. im Off-Road-Betrieb.
Hierbei sind Einschaltzeiten von einer Stunde keine Seltenheit.
Bei der oben beschriebenen Lösung
auf der Grundlage eines Elektromotors in Verbindung mit einem Getriebe
und einer Kugelrampe führt
dies dazu, dass sich der elektrische Motor erwärmt, da häufig eine sehr hohe Stromaufnahme
erforderlich ist, um die Kupplung im geschlossenen Zustand zu halten
(im Bereich von 30 A und mehr). Durch die Erwärmung weist die Aktuatoranordnung
einen schlech ten Wirkungsgrad auf. Das gleiche Problem tritt auf,
wenn eine Reibkupplung direkt mittels einer Pumpe angesteuert wird.
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Aus
der
DE 101 09 467
A1 ist eine Aktuatoranordnung bekannt, die für eine Reibkupplung
in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann.
Um auch großen
Kraftanforderungen bei guten dynamischen Eigenschaften gerecht zu werden,
wird vorgeschlagen, dass auf ein zentrales Abtriebsglied (Segmentzahnrad)
mehrere Stellantriebe wirken. Es soll dadurch ermöglicht werden,
eine variable Anzahl an Stellantrieben bzw. verschieden stark dimensionierte
Stellantriebe einzusetzen.
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In
der
DE 100 56 004
A1 wird aufgezeigt, dass mehrere Elektromotoren gemeinsam
parallel und/oder in Reihe auf eine Kupplung wirken können.
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Schließlich ist
es aus der
DE 199
41 474 A1 bekannt, mindestens zwei Elektromotoren auf eine zentrale
Abtriebseinheit wirken zu lassen. Auf diese Weise lässt sich
die Stellkraft erhöhen,
wobei dennoch die Belastung gleich bleibt, da die Kräfte auf mindestens
zwei verschiedene Bereiche der Abtriebseinheit verteilt sind.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Antriebsstrang der
eingangs genannten Art anzugeben, wobei neben einem guten Wirkungsgrad
in möglichst
vielen Betriebszuständen
und der Möglichkeit
einer langen Einschaltdauer bei niedrigem Energie bedarf auch eine
einfachere Integration in einem Kraftfahrzeug aufgezeigt wird.
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Diese
Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug
dadurch gelöst,
dass der erste Aktuator eine Pumpe aufweist, die für ein schnelles
Schließen
der Reibkupplung bei geringem Kraftaufwand ausgelegt ist, und der
zweite Aktuator eine zweite Pumpe aufweist, die für eine Betätigung der
Reibkupplung mit einer großen
Kraft bei einem geringem Hub ausgelegt ist, wobei die Pumpen unterschiedliche
hydraulische Übersetzungen aufweisen
und mit der Reibkupplung direkt verbindbar sind.
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Die
Erfindung basiert auf folgender Erkenntnis. Reibkupplungen in Kraftfahrzeugen
werden in der Regel hydraulisch betätigt. Ferner ist in einem Kraftfahrzeug
regelmäßig eine
hydraulische Infrastruktur vorhanden. Mittels der Erfindung wird
es nun möglich,
einen Teil der vorhandenen Infrastruktur vorteilhaft zu nutzen und
eine direkte Ansteuerung der Reibkupplung mittels der Aktuatoren
(Pumpen) zu erzielen.
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Für die Ansteuerung
von Reibkupplungen, insbesondere von Lamellenkupplungen, sind zwei Phasen
zu beachten. Die erste Phase ist die des Zufahrens. Hierbei wird
das Spiel (Lüftspiel)
zwischen den einzelnen Lamellen überbrückt. Die
zweite Phase ist die Phase des Drehmomentaufbaus. In der ersten
Phase ist ein relativ hoher Volumenstrom mit relativ wenig Druck
erforderlich. Die zweite Phase hingegen benötigt einen hohen Druck und
nur wenig Volumen.
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Bei
der vorgeschlagenen Ausführungsform wird
die Aktuatoranordnung durch eine hydraulische Doppelpumpe zur Direktsteuerung
der Reibkupplung realisiert. Da die zwei Pumpen unterschiedliche
hydraulische Übersetzungen
aufweisen, lässt
sich eine Aktuatoranordnung realisieren, bei der der elektrische
Motor bei einem Systemdruck von 50 bar lediglich ein Haltemoment
von < 1 Nm benötigt, insbesondere < 0,25 Nm. So kann
erreicht werden, dass die Stromaufnahme des Motors zum Antrieb der
zwei Aktuatoren auch im geschlossenen Zustand der Reibkupplung weniger
als 10 A, beispielsweise 5 A, benötigt. Hierdurch wird der Wirkungsgrad
verbessert und eine thermische Überhitzung
des elektrischen Motors vermieden.
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Die
Reibkupplung des Antriebsstrangs kann sowohl als "Hang-on-Kupplung" bei kupplungsgesteuerten
Systemen verwendet werden, sie kann jedoch auch als Sperre für Differentiale
verwendet werden. Dabei kann es sich sowohl um eine Längssperre handeln,
die ein Differential zwischen Vorder- und Hinterachse überbrückt. Es
kann sich jedoch auch um eine Quersperre handeln, die ein Differential
zwischen dem linken und dem rechten Rad einer Achse sperren kann.
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Insgesamt
wird eine effiziente, kompakte und hochgenaue sowie schnelle Ansteuerung
erzielt.
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Die
Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
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Von
besonderem Vorteil ist es dabei, wenn die erste Pumpe und die zweite
Pumpe durch einen Motor gemeinsam angetrieben sind.
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Hierdurch
wird der bauliche Aufwand für
die "Doppelpumpe" verringert.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind der Ausgang der ersten Pumpe und der Ausgang der zweiten Pumpe
an einem Verbindungspunkt miteinander verbunden, der mit der Reibkupplung
verbunden ist.
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Bei
dieser Ausführungsform
arbeiten die zwei Pumpen parallel. Insbesondere dann, wenn ein hoher
Volumenstrom benötigt
wird, könnend
die Volumenströme
beider Pumpen zur Reibkupplung geführt werden.
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Von
besonderem Vorteil ist es dabei, wenn zwischen der ersten Pumpe
und dem Verbindungspunkt ein Rückschlagventil
angeordnet ist.
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Durch
diese Maßnahme
ist es möglich,
zwischen der ersten Pumpe und der zweiten Pumpe zwei unterschiedliche
Druckniveaus einzurichten. Beispielsweise kann die zweite Pumpe
für die
Phase zur Ansteuerung der Reibkupplung mit hohem Druck bei geringem
Volumenstrom verantwortlich sein. In diesem Fall kann durch das
Rückschlagventil
erreicht werden, dass nur die zweite Pumpe mit der Reibkupplung
verbunden ist, wohingegen die erste Pumpe in einem "Niederdruckkreis" leerläuft.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist der Ausgangsdruck der ersten Pumpe mittels einer Druckbegrenzungsanordnung
auf einen Begrenzungsdruck begrenzt.
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Da
die erste Pumpe in der Regel für
einen hohen Volumenstrom, nicht jedoch für einen hohen Druck ausgelegt
ist, kann durch diese Maßnahme
ein Niederdruckkreis eingerichtet werden.
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Die
Druckbegrenzungsanordnung kann durch ein passives Druckbegrenzungsventil
gebildet sein. Sie kann jedoch auch durch eine aktiv geregelte Ventilanordnung
ausgebildet sein.
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Von
besonderem Vorteil ist es dabei, wenn der Begrenzungsdruck den Umschaltdruck
definiert, ab dem ausschließlich
der Ausgang der zweiten Pumpe mit der Reibkupplung verbunden ist.
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Dies
führt zu
einem einfachen hydraulischen Aufbau. Sobald der Begrenzungsdruck
erreicht ist, wird eine Druckdifferenz zwischen den Ausgängen der
zwei Pumpen realisiert. Hierdurch sperrt das Rückschlagventil, so dass die
erste Pumpe von dem Verbindungspunkt und damit von der Reibkupplung getrennt
wird. Hierdurch läuft
die erste Pumpe leer, wohingegen die zweite Pumpe bei geringem Volumenstrom
den vergleichsweise hohen Druck zur Zustellung und zum Drehmomentaufbau
bereitstellt.
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Insgesamt
ist es ferner bevorzugt, wenn die Reibkupplung mittels eines elektrisch
gesteuerten Ventils drucklos schaltbar ist.
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Ein
derartiges Ventil kann beispielsweise zwischen dem Verbindungspunkt
und einem Tank angeordnet sein.
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Hierdurch
wird erreicht, dass die Reibkupplung schnell und sicher ("fail-safe") drucklos geschaltet
werden kann, um beispielsweise die Kompatibilität mit Regelsystemen wie ABS
und ESP zu gewährleisten.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist die Reibkupplung über
eine Blende mit einem Tank verbunden.
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Hierdurch
können
Druckspitzen in der Leitung zu der Reibkupplung verhindert werden.
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Insgesamt
ist es ferner bevorzugt, wenn die erste und die zweite Pumpe in
einem Gehäuse
integriert sind, das unmittelbar an einen elektrischen Antriebsmotor
anflanschbar ist.
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Hierdurch
wird eine kompakte Aktuatoranordnung mit wenigen Bauteilen gebildet.
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Dabei
ist es ferner bevorzugt, wenn die Druckbegrenzungsanordnung und
das Rückschlagventil
ebenfalls in das Gehäuse
integriert sind.
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Auf
diese Weise kann die Aktuatoranordnung insbesondere vormontiert
und somit später
einfach im Fahrzeug eingebaut werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die beiden Pumpen in eine Pumpe integriert
sind. Dies führt
zu einer besonders kostengünstigen
und kompakten Bauweise.
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So
ist es von besonderem Vorteil, wenn die integrierte Pumpe als Planetenzahnradpumpe
ausgebildet ist und zwei Drucknieren aufweist, die an die erste
bzw. die zweite Pumpe angepasst sind.
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Es
ist ferner möglich,
die Aktuatoranordnung ganz oder teilweise in einem Achsgehäuse zu integrieren.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Aktuatoranordnung zur Betätigung einer
Reibkupplung in einem Antriebsstrang gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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1A ein
Fahrzeug mit einem Antriebsstrang, in dem die Aktuatoranordnung
der 1 realisierbar ist;
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2 eine
schematische Schnittansicht durch eine Aktuatoranordnung für eine Reibkupplung in
einem Antriebsstrang gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
schematische Darstellung einer integrierten Doppelpumpe; und
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4 eine
schematische Darstellung einer Pumpe gemäß dem Stand der Technik.
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In 1 ist
eine Aktuatoranordnung zur Betätigung
einer Reibkupplung 12 generell mit 10 bezeichnet. Die Aktuatoranordnung 10 und
die Reibkupplung 12 können
Teil eines Antriebsstranges 22 eines Kraftfahrzeuges 20 sein,
das in 1A schematisch dargestellt ist.
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Der
Antriebsstrang 22 des Kraftfahrzeuges 20 weist
einen Antriebsmotor, wie einen Verbrennungsmotor 24, sowie
eine Anfahr- und
Trennkupplung 26 auf. Das Ausgangsglied der Anfahr- und Trennkupplung 26 ist
mit einem Stufengetriebe 28 zum Einrichten einer Mehrzahl
von Gängen
(oder einem stufenlosen Getriebe) verbunden. Der Ausgang des Getriebes 28 ist über eine
Kardanwelle 30 mit einem Hinterachsdifferential 32 verbunden,
dessen Ausgangsglieder mit den Rädern
einer Hinterachse 34 verbunden sind.
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Der
Ausgang des Getriebes 28 ist ferner über eine Reibkupplung 36 mit
einem Vorderachsdifferential 38 verbunden. Die Ausgangsglieder
des Vorderachsdifferentials 38 sind mit Rädern einer
Vorderachse 40 verbunden.
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Der
dargestellte Antriebsstrang 22 stellt einen kupplungsgesteuerten
Allradantrieb dar. Die Hinterachse 34 des Fahrzeugs 20 ist
ständig
angetrieben. Dabei ist die Reibkupplung 36 im Regelfall
geöffnet.
Wenn es erforderlich ist (beispielsweise bei Vorliegen einer Differenzdrehzahl
zwischen Hinterachse 34 und Vorderachse 40), wird
die Reibkupplung 36 geschlossen, so dass ein Teil der Antriebsleistung
an die Vorderachse 40 geleitet wird.
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In 1A ist
bei den zwei Kupplungen 26, 36 jeweils angedeutet,
dass diese auch mit 12 bzw. 12' bezeichnet sein könnten, da
sie beispielsweise durch eine Reibkupplung 12 realisiert
sein können, wie
sie in 1 dargestellt ist.
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Es
versteht sich, dass der dargestellte Antriebsstrang 22 lediglich
beispielhaft angegeben ist. Anstelle einer "Hang-on-Lösung", wie sie in 1A gezeigt
ist, kann der Antriebsstrang beispielsweise auch einen differentialgesteuerten
Allradantrieb aufweisen, wobei die Momentenverteilung zwischen Vorderachse
und Hinterachse generell in einem festen Verhältnis aufgrund eines Differentials
(z.B. Torsen-Differential oder offenes Differential) eingestellt ist.
Dabei kann insbesondere bei einem offenen Differential eine zusätzliche
Drehmomentsperre in Form einer Reibkupplung vorhanden sein, die
ebenfalls durch die in 1 gezeigte Reibkupplung realisiert sein
kann. Gleiches gilt für
das Hinterachsdifferential 32 und das Vorderachsdifferential 38.
Auch diese Differentiale können
mit zusätzlichen
Sperren in Form von Reibkupplungen 12 versehen sein.
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Dieser
grundsätzliche
Aufbau eines Antriebsstranges 22 eines Kraftfahrzeuges 20 ist
allgemein bekannt.
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Für die Reibkupplungen 12, 26, 36 lassen sich
insbesondere nasslaufende Lamellenkupplungen verwenden, wie in 1 schematisch
dargestellt.
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Eine
derartige Lamellenkupplung weist Innenlamellen 50 und Außenlamellen 52 auf,
die ineinander greifen. Die Innenlamellen 50 sind beispielsweise
mit einem Eingangsglied der Reibkupplung 12 verbunden,
die Außenlamellen 52 mit
einem Ausgangsglied. Im unbelasteten Zustand der Lamellen 50, 52 lassen
sich das Eingangsglied und das Ausgangsglied gegeneinander verdrehen.
Die Lamellen 50, 52 lassen sich mittels einer
Kolben/Zylinderanordnung 54 axial zusammendrücken, um
das Eingangsglied und das Ausgangsglied im Reibschluss miteinander
zu verbinden.
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Ferner
sind bei derartigen Lamellenkupplungen zwischen dem geöffneten
und dem geschlossenen Zustand vorhandene Schlupfzustände meist
regelbar bzw. einstellbar.
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Die
Kolben/Zylinderanordnung 54 ist mit der Aktuatoranordnung 10 verbunden.
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Die
Aktuatoranordnung 10 weist eine erste Pumpe 56 auf,
die für
große
Volumenströme
und geringen Druck ausgelegt ist. Die erste Pumpe 56 wird mittels
einer Ausgangswelle 58 eines elektrischen Motors 60 angetrieben.
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Eine
zweite Pumpe 62 wird mittels der gleichen Ausgangswelle 58 angetrieben.
Die zweite Pumpe 62 ist für hohe Drücke und geringe Volumenströme ausgelegt.
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Der
Ausgang der ersten Pumpe 56 ist über ein Rückschlagventil 64 mit
einem Verbindungspunkt 66 verbunden. Der Ausgang der zweiten
Pumpe 62 ist unmittelbar mit dem Verbindungspunkt 66 verbunden.
Der Verbindungspunkt 66 ist über eine Verbindungsleitung 67 unmittelbar
mit der Kolben/Zylinderanordnung 54 verbunden.
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Ferner
ist der Ausgang der ersten Pumpe 56 über ein Druckbegrenzungsventil 68 mit
einem Tank 70 verbunden.
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Das
Druckbegrenzungsventil 68 kann, wie dargestellt, ein passives
Druckbegrenzungsventil sein. Es kann jedoch auch als aktives Ventil
ausgebildet sein, um den Wirkungsgrad noch einmal deutlich zu verbessern.
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Optional
ist der Verbindungspunkt 66 bzw. die Leitung 67 zu
der Kolben/Zylinderanordnung 54 über ein Abschaltventil 72 mit
dem Tank 70 verbunden.
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Im
Betrieb ist die Reibkupplung 12 zunächst offen. Der Motor 60 steht
still oder dreht sich mit einer Leerlaufdrehzahl, um den Druck in
der Verbindungsleitung 67 zwischen dem Verbindungspunkt 66 und der
Kolben/Zylinderanordnung 54 nicht zu stark abfallen zu
lassen.
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Sofern
die Reibkupplung 12 geschlossen werden soll, läuft der
Motor 60 an bzw. wird die Drehzahl des Motors 60 erhöht. Hierdurch
fördern
beide Pumpen 56, 62. Die erste Pumpe 56 fördert dabei
einen großen
Volumenstrom, der dazu führt,
dass das Lüftspiel
der Lamellen 50, 52 schnell überwunden wird. Bei Abschluss
dieser ersten Phase des Schließens
der Reibkupplung 12 (bei einem relativ geringen Druck in
der Leitung 67) öffnet
das Druckbegrenzungsventil 68, so dass die erste Pumpe 56 über das Druckbegrenzungsventil 68 in
den Tank 70 absteuert. Der Motor 60 wird weiter
angetrieben, und die Pumpe 62 erzeugt, auch aufgrund des
Erreichens des Druckpunktes in der Reibkupplung 12, einen
immer höheren
Druck. Hierdurch wird das Rückschlagventil 64 geschlossen,
so dass verhindert wird, dass aus dem "Hochdruckkreis" Hydraulikfluid zurück in den Niederdruckkreis
(bestehend aus der ersten Pumpe 56 und dem Druckbegrenzungsventil 68)
fließt.
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Im
Folgenden wird der Druck in der Verbindungsleitung 67 mittels
der zweiten Pumpe 62 gesteuert bzw. geregelt. Da die zweite
Pumpe 62 für
einen geringen Volumenstrom, jedoch für einen hohen Druck ausgelegt
ist, kann ein Reibschluss der Reib kupplung 12 mittels einer
relativ geringen Stromaufnahme in dem elektrischen Motor 60 realisiert
werden. Bei einem Systemdruck von 50 bar benötigt der elektrische Motor 60 beispielsweise
ein Haltemoment von < 1
Nm, insbesondere < 0,25
Nm. Dies bedeutet, dass der elektrische Motor 60 eine Stromaufnahme von
weniger als 10 A, insbesondere weniger als 5 A, benötigt.
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Insgesamt
ergibt sich ein hoher Wirkungsgrad der Aktuatoranordnung 10.
Durch die direkte Verbindung der zwei Pumpen 56, 62 mit
der Reibkupplung 12 (bzw. der Kolben/Zylinderanordnung 54 zum
Betätigen
der Reibkupplung 12) werden die wirtschaftlichen Nachteile
von hydraulischen Lösungen vermieden,
die aufwendige Ventiltechnik und Druckspeicher benötigen. Gegenüber einer
rein elektromotorischen Lösung
(beispielsweise über
Kugelrampe) ergibt sich eine deutlich kostengünstigere Lösung. Auch ist eine hydraulische
Aktuatoranordnung generell einfacher im Fahrzeug unterzubringen.
Der elektrische Motor 60 zum Betätigen der Pumpen 56, 62 kann
deutlich kleiner dimensioniert werden als ein elektrischer Motor,
der über
Getriebe oder ähnliches die
Reibkupplung betätigt.
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Insgesamt
ergibt sich zur Betätigung
der Reibkupplung 12 eine effiziente, kompakte und hochgenaue
sowie schnelle Ansteuerung.
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Im
normalen Betrieb wird zum Öffnen
der Reibkupplung 12 der elektrische Motor 60 stromlos geschaltet.
Der Systemdruck in der Kolben/Zylinderanordnung 54 fließt durch
die zweite Pumpe 62 zurück
in den Tank 70. Da der Rückstrom in der zweiten Pumpe 62 umgekehrt
wie beim Befüllen
erfolgt (Saug- und Druckseite vertauscht), dreht der elektrische
Motor 60 entgegen der Antriebsrichtung.
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Der
Rückstrom
zur ersten Pumpe 56 wird durch das Rückschlagventil 64 verhindert.
Damit die erste Pumpe 56 kein Vakuum erzeugt, ist der Innenrotor
der ersten Pumpe 56 über
einen Freilauf 74 (in 1 schematisch
angedeutet) mit der Ausgangswelle 58 verbunden. Um das Öffnen der
Reibkupplung 12 zu beschleunigen, kann der elektrische
Motor 60 rückwärts bestromt
werden, so dass die zweite Pumpe 62 das Entleeren zum Tank 70 hin
unterstützt.
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Das
optionale Abschaltventil 72 kann, wie dargestellt, als
2/2-Wegeventil ausgestaltet
und elektrisch betätigt
sein. Beispielsweise kann die Kupplungsbetätigung 12 mittels
dieses Abschaltventils 72 freigegeben werden, indem das
Abschaltventil 72 in die (in 1 nicht
dargestellte) Sperrposition versetzt wird, gegen die Kraft einer
Vorspannfeder. Sobald das Steuergerät ausfällt oder die Reibkupplung 12 gesteuert
von dem Steuergerät
schnell geöffnet werden
soll, wird das Abschaltventil 72 mittels der Feder in die
in 1 dargestellte Abschaltposition versetzt, in der
die Verbindungsleitung 67 unmittelbar mit dem Tank verbunden
ist. Hierdurch wird der Druck innerhalb der Kolben/Zylinderanordnung 54 sofort
abgebaut und die Reibkupplung 12 geöffnet. Dies ist für eine fehlerfreie
Funktion besonders wichtig, insbesondere in Bezug auf eine Fail-Safe-Betrachtungsweise.
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2 zeigt
eine alternative Ausführungsform
einer Aktuatoranordnung 10' zur
Betätigung
einer Reibkupplung in einem Antriebsstrang gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung. Die Aktuatoranordnung 10' entspricht hinsichtlich Funktion und
Aufbau weitgehend der Aktuatoranordnung 10 der 1.
Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugsziffern verse hen.
Ferner wird nachstehend lediglich auf die Unterschiede eingegangen.
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Die
Aktuatoranordnung 10' ist
als kompakte vormontierbare Einheit aus dem elektrischen Motor 60 sowie
einem Gehäuse 80 vorgesehen,
in dem die funktionsrelevanten hydraulischen Abschnitte der Aktuatoranordnung 10' untergebracht
sind.
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Das
Gehäuse 80 weist
einen Flanschabschnitt 82 auf, der mit einer Stirnseite
des Gehäuses des
elektrischen Motors 60 verbindbar ist. Dabei tritt die
Ausgangswelle 58 des elektrischen Motors 60, abgedichtet über eine
Wellendichtung 84, in das Gehäuseinnere ein.
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Die
Welle 58 des elektrischen Motors 60 treibt die
erste Pumpe 56 und die zweite Pumpe 62 an, die
koaxial zueinander ausgerichtet sind.
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Beide
werden aus einem darüberliegenden Tank 70 gespeist.
Das Druckbegrenzungsventil 68 zum Einrichten des Niederdruckkreises
N ist zwischen den zwei Pumpen 56, 62 angeordnet.
Das Rückschlagventil 64 ist
innerhalb des Gehäuses
im Wesentlichen zwischen der zweiten Pumpe 62 und einem
Anschluss zum Anschließen
der Verbindungsleitung 67 angeordnet. Zwischen der ersten
Pumpe 62 und dem Rückschlagventil 64 ist
ein Hochdruckkreis H eingerichtet.
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Das
Gehäuse 80 weist
ferner einen nicht näher
bezeichneten Deckel zum Nachfüllen
von Hydraulikfluid in den Tank 70 auf.
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Schließlich ist
in 2 angedeutet, dass der Hochdruckkreis H über eine
gehäuseinterne
Leitung 86 mit einer Blende 88 verbunden sein
kann, die sich hin zu dem Tank 70 öffnet. Eine derartige Blende 88 kann
vorgesehen sein, um Druckspitzen in dem Hochdruckkreis H abzubauen.
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Das
Konzept einer Doppelpumpe, bei der eine Pumpe auf hohen Volumenstrom
bei geringem Druck und die andere Pumpe auf geringen Volumenstrom
bei hohem Druck ausgelegt ist, lässt
sich, insbesondere auch in der baulichen Ausgestaltung der 2,
auch für
andere Anwendungen innerhalb der Kraftfahrzeugtechnik verwenden.
Beispielsweise kann eine derartige Doppelpumpe in einem Doppelkupplungsgetriebe
verwendet werden, wobei die Volumenpumpe für das Überwinden des Spiels der zwei Kupplungen
des Doppelkupplungsgetriebes sowie für Kühlung und Schmierung verantwortlich
ist. Die Hochdruckpumpe wäre
hierbei für
die Regelungsphase während
Drehmomentübertragungen über die Kupplungen
ausgelegt.
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Da
eine direkte Ansteuerung der jeweiligen Reibkupplung bevorzugt ist,
wäre hierbei
eine solche Einheit (Motor + Doppelpumpe) pro Kupplung des Doppelkupplungsgetriebes
notwendig.
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Die
Anwendung der Doppelpumpe für
die Reibkupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes wird vorliegend
als eigene Erfindung angesehen.
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Die
erste und die zweite Pumpe sind generell in vorteilhafter Weise
als Pumpen mit umlaufendem Verdränger
ausgebildet, insbesondere als Rotorpumpen, besonders bevorzugt als
Zahnradpumpen bzw. Planetenzahnradpumpen (vgl. beispielsweise
DE 100 10 170 A1 ).
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4 zeigt
in schematischer Form die in einer Planetenzahnradpumpe realisierte
gewöhnliche Drucknierenform 104.
So ist es möglich,
die erste und die zweite Pumpe 56, 62 jeweils
mit einer separaten Pumpe mit einer derartigen Drucknierenform zu
realisieren.
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Alternativ
ist es, wie in 3 dargestellt, möglich, die
beiden Pumpen 56, 62 in einer Pumpe mit einem
speziellen Rotorsatz zusammenzufassen, wie es schematisch bei 90 dargestellt
ist.
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Die
integrierte Pumpe 90 ist als Planetenzahnradpumpe ausgebildet.
Die Pumpe 90 weist ein Gehäuse 92 auf, in dem
eine Mehrzahl von Zahnrädern 94 drehbar
gelagert ist. Die Zahnräder 94 sind dabei
als "Planeten" ausgebildet. Ferner
weist die Pumpe 90 einen Rotor 96 mit einer Sternform
auf. Der Rotor 96 ist am Außenumfang ebenfalls verzahnt und
läuft in
Pfeilrichtung um.
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Dabei
wird über
eine Saugniere 102 ein zu pumpendes Medium angesaugt. Ferner
sind in dem Gehäuse 92 eine
erste Druckniere 98 und eine zweite Druckniere 100 vorgesehen.
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Die
erste Druckniere 98 ist der ersten Pumpe 56 zugeordnet.
Die zweite Druckniere 100 ist der zweiten Pumpe 62 zugeordnet.
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Man
erkennt, dass über
die erste Druckniere 98 ein vergleichsweise großer Volumenstrom
förderbar
ist, wohingegen über
die zweite Druckniere 100 nur ein kleiner Volumenstrom,
dagegen mit höherem Druck,
abgegeben wird.
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Eine
derartige integrierte Doppelpumpe 90 ermöglicht eine
sehr kostengünstige
und besonders kompakte Bauweise.